A redução eletroquímica de nitrato a amônia (e-NO3RR) oferece uma alternativa promissora e sustentável ao tradicional processo Haber-Bosch, possibilitando a produção descentralizada de amônia em condições ambiente. No entanto, a eficiência do e-NO3RR é limitada pela cinética de reação lenta devido às altas barreiras de energia de ativação, ao transporte de massa deficiente e à menor afinidade de adsorção da superfície do catalisador. Neste estudo, relatamos o design e a síntese de uma estrutura metalorgânica tridimensional estável à base de cobalto (HUST-38), construída a partir de um ligante benzena-1,4-dicarboxilato e DABCO, apresentando coordenação de água dentro de sua estrutura. Impressionantemente, o HUST-38 preparado entrega uma alta eficiência Faradaica de NH3 de 95,7% e uma alta taxa de rendimento de NH3 de 13,38 mg h-1 mgcat-1 a -0,6 V vs RHE, superando significativamente a amostra controle de HUST-39 (3,98 mg h-1 mgcat-1, sem coordenação de água) e os principalmente relatados eletrocatalisadores sólidos de site único. Várias medições in situ revelam que a coordenação de solvente labíl no HUST-38 promove acessibilidade de moléculas de água aos centros metálicos cataliticamente ativos, aumentando assim a *enriquecimento de H localizado e melhorando a redução de NO3-. Os cálculos teóricos sustentam ainda mais a função essencial dos microambientes de coordenação metálica na modulação do processo eletrocatalítico, especificamente reduzindo barreiras de energia livre associadas a intermediários chave da reação e melhorando a cinética de adsorção e desorção de reagentes e produtos, levando, em última análise, a uma atividade e eficiência eletrocatalítica melhoradas. O presente trabalho fornece uma base para o design estrutural de estruturas metalorgânicas para desenvolver eletrocatalisadores eficientes.
Muthukumar et al. (Wed,) estudaram esta questão.